BlogTalk: geschiedenis van de verlichtingsbronnen

van de verlichtingsbronnen

Blogberichten

Root » TechTalk » Historisch perspectief » Verlichting

Lichtbronnen

De moderne lichtbronnen
staan hier uitgelegd
(fotografie website)

Booglamp (koolstavenlamp)
met aandrijving om de koolstaven te bewegen

Kwikdamplamp
Dergelijke lampen hebben een slechte kleurweergave-index, zelfs al heeft het ballon een binnenlaag bestaande uit een fosforescerende stof, die een deel van de UV straling omzet in zichtbaar licht.

Nernstlamp
De hoofdgloeidraad (dik) is goed zichtbaar
en in het midden heb je de gloeidraad voor de voorverwarming

Gloeilampen met koolstofdraad
De eerste lampen hadden koolstofdraden bestaande uit verkoolde bamboe.

Ook de moderne gloeilampen hebben nog altijd een laag rendement en mogen niet meer verkocht worden.

Ontladingslampen

De eerste electrische lampen waren booglampen en ontladingslampen, die gemakkelijker te fabriceren waren.

Booglamp (koolstavenlamp)

In de eerste lampen ontstond er een vlamboog in open lucht. De verbranding van de koolstof zorgde voor extra licht. Deze lampen waren met gelijkstroom gevoed (met een dynamo) en hadden een asymmetriche constructie. Deze lampen werden gebruikt in filmprojectoren, voor de verlichting van fabriekshallen en grote gebouwen, maar ook en vooral in vuurtorens. De lampen waren bijzonder gevaarlijk door de produktie van ozon (open boog) of koolstofmonoxyde (boog achter glas). De koolstaven moesten regelmatig vervangen worden.

Men heeft ook booglampen gefabriceerd die met wisselspanning gevoed werden. Op meer en meer plaatsen werd er immers overgeschakeld op wisselspanning in plaats van gelijkspanning. De twee koolstaven waren identiek.

Vaak werden de koolstaven in een glazen buis geplaatst, zodat de verbranding van de koolstaven tegengehouden werd. De onvolledige verbranding van de koolstaven produceerde het gevaarlijk koolstof monoxyde gas). Het licht was niet echt stabiel maar flakkerde constant, de lampen produceerden een sterk brommend geluid (vanwege de wisselspanning) en deze lampen werden enkel gebruikt in grote ruimtes.

Kaars van Yablochkov

Deze lichtbron is een verdere evolutie van de booglamp. De lamp bestaat uit twee evenwijdige koolstaven op korte afstand van elkaar met daartussen een dunne gipsplaat. De twee koolstaven zijn verbonden met een "primer", een smeltdraad die de boog moet doen ontsteken. Tijdens de werking verbranden de koolstaven en het gips wordt door de vlamboog opgevreten. De lamp kan ongeveer 2 uur branden en moet dan vervangen worden. Het is niet mogelijk een gedoofde lamp opnieuw aan te steken, want de smeltdraad kan maar éénmaal gebruikt worden.

Deze lamp had geen mechanisme meer nodig om de afstand van de staven bij te stellen. De lamp kon dus gemakkelijker gebruikt worden op plaatsen waar geen technisch personneel aanwezig was, bijvoorbeeld in de eerste grootwarenhuizen. Om een gelijkmatige verbranding van de twee polen te hebben moest de lamp met wisselspanning gevoed worden, maar de electriciteitsnetten waren toch allemaal aan het overschakelen.

Ontladingslampen

De ontladingslampen bestaan uit een ballon gevuld met een kleine hoeveelheid gas (neon, kwikdamp, enz). Men gebruikt nog steeds de benaming booglamp voor de lampen die een heldere en korte lichtboog geven (xenon lampen die in projectoren gebruikt worden, kwiklampen onder hoge druk), terwijl men de benaming ontladingslampen gebruikt voor de lampen die geen echte boog vormen (neon lampjes, kwikdamp en natrium onder lage druk).

Bij de kwiklampen en natriumlampen stijgt de druk tijdens de werking (hoge temperatuur) waardoor het rendement stijgt. Als de druk hoog is kan de buis echter moeilijk ontstoken worden: sommige lampen kunnen enkel aangestoken worden als ze koud zijn.

Hoe hoger de druk, hoe hoger het rendement en de lichtsterkte per oppervlakte eenheid. De verhoging van de druk en de temperatuur heeft als gevolg dat men speciale legeringen moet gebruiken die bestand zijn tegen de hete gassen. Ook het ballon moet uit kwartz gemaakt zijn (in plaats van gewoon glas, dat te snel zou smelten). Bepaalde gassen onder hoge druk zijn zo reaktief, dat men bepaalde ceramieken moet gebruiken. Dit is met name het geval met natrium onder hoge druk, maar men gebruikt tegenwoordig ook keramische ballons bij kwiklampen.

En uiteindelijk zijn we aanbeland bij de ontladingslampen zoals we die nu kennen: de kwiklamp en de natriumlamp (beide lampen in lage en hoge druk versie). De eerste hoge druk kwiklampen zijn gebruikt geweest vòòr de tweede wereldoorlog (verlichting van fabriekhallen en dergelijke). Dergelijke lampen konden 10.000 uren branden. Tegenwoordig gebruikt men bijna geen hoge druk kwiklampen meer vanwege de slechte kleurweergave, maar metaalhalide lampen (kwik + metaal halogenide).

Gloeilampen

De eerste gloeilampen werkten niet met elektriciteit, maar met gas.

Kalklicht

Kalklicht bestaat uit een knalgas brander die een kalkbuisje opwarmt tot die gloeiend heet wordt. Enkel knalgas was toen gemakkelijk te fabriceren en produceerde een vlam die heet genoeg was. Kalk heeft als eigenchap een zeer wit licht te geven. Kalklicht werd vooral gebruikt in theaterzalen, vandaar de naam limelight, die nu nog altijd gebruikt wordt. (lime = kalk)

Deze lampen hadden een aanvoer van zuurstof en waterstof nodig, en konden dus niet door particulieren gebruikt worden. Maar andere componenten produceren een fel wit licht bij een veel lagere temperatuur.

Gloeikous

Bepaalde chemische verbindingen (thorium en cerium) geven een fel wit licht als ze verwarmd worden door een gasvlam. De verbindingen bestaan in de vorm van een kousje dat over de vlam geplaatst wordt. Dergelijke lampen werden veelvuldig gebruikt voor straatverlichting totdat de electriciteit de gasverlichting verdrong. Tegenwoordig worden gaslampen met gloeikous nog gebruikt op plaatsen waar er geen electriciteit is.

Nernst gloeilamp

Dit is één van de eerste bruikbare gloeilampen. De Nernst gloeilamp had het voordeel ten opzichte van de toen bestaande gloeilampen dat de gloeidraad uit een soort ceramiek bestond, die niet in de lucht kon verbranden of in het luchtledige kon verdampen. Het was dus mogelijk hogere temperaturen te bereiken: deze lampen produceerden een licht dat witter was dan de draadgloeilampen van toen. De lampen hebben geen glazen ballon nodig, en als die er wel één hebben, dan is het om het spiraaltje mechanisch te beschermen.

Het gebruikt materiaal is niet geleidend bij normale temperaturen. Een normale gloeidraad moet eerst de ceramiek opwarmen tot die geleidend wordt.

Klassieke gloeilampen

De eerste gloeilampen hadden talrijke nadelen: een beperkte levensduur (10 à 50 werkuren), een beperkte lichtopbrengst (vergelijkbaar met 10 à 20 kaarsten) en natuurlijk een zeer slecht rendement. De nadelen werden erbij genomen, want de alternatieven waren niet beter (olie en petroleumlampen, koolbooglampen). Men gebruikte een koolstof filament gemaakt uit bamboe vezels die in zwavelzuur verkoold werden (Edison lamp). Bepaalde lampen gingen zeer lang mee, maar het licht was geelachtig.

Men heeft de kooldraad vervangen door een metaaldraad (wolfram, dat een zeer hoog smeltpunt heeft) en dan pas kon de gloeilamp andere lichtbronnen concurreren.

Om te verhinderen dat de gloeidraad zou verbranden, is de lamp luchtledig getrokken. Dit heeft echter als nadeel dat de draad gaat sublimeren. Men gebruikt tegenwoordig een edel gas onder lage druk, meestal argon dat gemakkelijk te produceren is.

Halogeen gloeilampen

Men heeft snel ontdekt dat bepaalde gassen die in het ballon aanwezig waren het verdampen van de gloeidraad kon tegengaan. Maar ook dat bepaalde gassen de metaaldeeltjes kon opvangen, zodat ze niet tegen het ballon zouden neerslaan. Door de hoge temperatuur van de gloeidraad werd de combinatie gedissioceerd in de nabijheid van de gloeidraad, waardoor het metaal opnieuw op de gloeidraad kon neerslaan. Er is dus een constante circulatie van metaaldeeltjes die van de gloeidraad verdampen, chemisch gebonden worden aan de aanwezige gassen, en dan opnieuw neergezet worden op de gloeidraad. De gloeidraad wordt echter onregelmatig terug gevormd, waardoor er zwakke plekken ontstaan, die uiteindelijk doorbranden.

Deze recyclage werkt echter enkel goed met kleine ballons, waarbij een zeer hoge temperatuur bereikt kan worden. Een eerste gevolg is dat men kwartzglas moet gebruiken in plaats van gewoon glas. Kwartzglas is mechanisch sterker dan gewoon glas, waardoor men met een hogere druk kan werken (en dus de temperatuur nog verder opdrijven).

In de lampen die op 230V werken is het kwartzballon omgeven door een gewone glazen ballon. Omdat kwartzglas de UV stralen doorlaten worden laagspanning halogeenlampen altijd gemonteerd achter een gewone glasplaat.

Publicités - Reklame